(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する引き出し式の加熱容器と、前記加熱容器を収納するとともにマイクロ波が供給される加熱室と、前記加熱室を形成する対向壁面にそれぞれ設けたマイクロ波供給手段とを有し、前記加熱室に供給されたマイクロ波を前記加熱容器内に伝送させるため前記加熱容器の壁面に複数の開口を設けるとともに、前記加熱容器内に着脱できるとともに被加熱物を収納する誘電部材からなる第二の加熱容器を設けた構成としたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
加熱容器に設けた開口は、マイクロ波供給手段が設けられた加熱室壁面に対向して配した請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
加熱容器はその上部周縁部を加熱室の内壁面に設けた係止部に係止することで前記加熱室内に吊り下げられる構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
加熱容器の上部周縁部と係止部とによってマイクロ波の漏洩を防止する電波シール機構を形成した請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
係止部に吊り下げられた状態において、加熱室の底壁面と加熱容器の底壁面との間はスパークの発生を抑止する間隙を形成した請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
第二の加熱容器はその上部のつば部を加熱容器の上部つば部に係止することで加熱容器内に吊り下げられる構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
対向壁面に設けたマイクロ波供給手段から供給されるマイクロ波の位相差を可変制御する構成を有する請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生部を半導体素子で構成した請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱容器を装置本体から引き出しできる引出し式のマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のマイクロ波加熱装置は、引き出し構造に伴う電波漏洩を防止する機構を取り入れたものがある（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
また、引出し式の加熱装置において、被加熱物を効率よく均一に加熱する方策として被加熱物の底側に供給されたマイクロ波を伝送させる構成が提案されている（たとえば特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−２３７０５３号公報
【特許文献２】特開２００６−３８２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の特許文献２の方法は、一般的な電子レンジが備えている被加熱物の加熱を均一化させる手段であるところの食品を回転あるいは移動させる機構、あるいはマイクロ波を放射するアンテナを回転させる機構とくらべて、そのような可動機構を有していないため、通常の電子レンジを使用しているユーザーが満足できる加熱の均一化レベルの性能に到達していない。また可動機構を備えることは構造の複雑化あるいは大型化により引き出し式の利便性を損なう課題を有する。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、可動機構を有することなく、加熱の均一化が図れる引出し式のマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する引き出し式の加熱容器と、前記加熱容器を収納するとともにマイクロ波が供給される加熱室と、前記加熱室を形成する対向壁面にそれぞれ設けたマイクロ波供給手段とを有し、前記加熱室に供給されたマイクロ波を前記加熱容器内に伝送させるため前記加熱容器の壁面に複数の開口を設けるとともに、前記加熱容器内に着脱できるとともに被加熱物を収納する誘電部材からなる第二の加熱容器を設けた構成としたものであり、加熱室に供給されたマイクロ波は加熱室と加熱容器とが形成する間隙空間内でその間隙空間を形成する壁面にて反射を繰り返すとともに、加熱容器に設けた複数の開口に伝搬した時に加熱容器内部に伝搬し、加熱容器内では再び加熱容器の壁面にて反射を繰り返すことになって被加熱物には分散したマイクロ波が供給されるので被加熱物の加熱の均一化を確実に図ることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のマイクロ波加熱装置は、加熱室と加熱容器との二重構造でもって加熱容器内の被加熱物に分散したマイクロ波を供給する構成としたことで、様々な形状・種類の被加熱物を均一に加熱できる引出し式のマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、被加熱物を収納する引き出し式の加熱容器と、前記加熱容器を収納するとともにマイクロ波が供給される加熱室と、前記加熱室を形成する対向壁面にそれぞれ設けたマイクロ波供給手段とを有し、前記加熱室に供給されたマイクロ波を前記加熱容器内に伝送させるため前記加熱容器の壁面に複数の開口を設けるとともに、前記加熱容器内に着脱できるとともに被加熱物を収納する誘電部材からなる第二の加熱容器を設けた構成としたものであり、加熱室に供給されたマイクロ波は加熱室と加熱容器とが形成する間隙空間内でその間隙空間を形成する壁面にて反射を繰り返すとともに、加熱容器に設けた複数の開口に伝搬した時に加熱容器内部に伝搬し、加熱容器内では再び加熱容器の壁面にて反射を繰り返すことで第二の加熱容器に収納された被加熱物には分散したマイクロ波が供給されることになり、被加熱物の加熱の均一化を確実に図ることができる。
【０００９】
さらに、第二の加熱容器によって加熱容器の壁面に設けられた複数の開口は隠されるので、開口を遮蔽する部材が不要となる。また、第二の加熱容器の介在により、収納される被加熱物を加熱容器の壁面から遠ざけられるので、被加熱物全体にマイクロ波を効率よく伝送させることができる。
【００１０】
第２の発明は、特に第１の発明の加熱容器に設けた開口は、マイクロ波供給手段が設けられた加熱室壁面に対向して配したものである。
【００１１】
第３の発明は、特に第１の発明の加熱容器はその上部周縁部を前記加熱室の内壁面に設けた係止部に係止することで加熱室内に吊り下げられる構成としたものであり、加熱室内への加熱容器の出し入れ収納を確実にかつスムーズに行える利便性を提供できる。
【００１２】
第４の発明は、特に第３の発明の加熱容器の上部周縁部と係止部とによってマイクロ波の漏洩を防止する電波シール機構を形成した構成により、加熱容器の上部へのマイクロ波の回りこみを解消し、加熱容器内へのマイクロ波の伝送を加熱容器に設けた複数の開口に限定させることで、再現性の高い加熱制御を実行できる。
【００１３】
第５の発明は、特に第３の発明の係止部に吊り下げられた状態において、加熱室の底壁面と加熱容器の底壁面との間はスパークの発生を抑止する間隙を形成した構成により、加熱容器と加熱室壁面との間の放電を解消できる。
【００１４】
第６の発明は、特に第１の発明の第二の加熱容器はその上部のつば部を加熱容器の上部つば部に係止することで加熱容器内に吊り下げられる構成からなり、これにより第二の加熱容器の底面を加熱容器の底面に対して間隙を有する構成とすることができ、第二の加熱容器に収納された被加熱物の裏面領域にもマイクロ波を確実に伝送させることができる。
【００１５】
第７の発明は、特に第１の発明の対向壁面に設けたマイクロ波供給手段から供給されるマイクロ波の位相差を可変制御する構成を有するものであり、対向壁面から供給されたマイクロ波が衝突する際のそれぞれの間の位相差を変化させることで、定在波の発生を抑制でき、被加熱物の均一加熱をさらに促進させることができる。
【００１６】
第８の発明は、特に第１〜第７のいずれか一項に記載の発明の加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生部を半導体素子で構成したものであり、周波数を可変制御を可能にし、様々な形状・量の被加熱物に対してマイクロ波供給量を最大化する周波数を選択してその周波数でもって加熱を実行させることができ、短時間加熱を促進できる。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の正面断面構成図、図２は図１の扉の一部を断面で示す側面構成図、図３は側面断面構成図、図４は第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波発生部の構成図である。
【００１８】
図１〜図３において、加熱室１０は、マイクロ波を反射させる金属材料からなる底壁面１１、左壁面１２、右壁面１３、上壁面１４、および扉１５内の前壁面１６から構成している。被加熱物を収納する加熱容器１７は扉１５と一体構成からなり、加熱容器１７は加熱室１０内に出し入れする構成としている。加熱室１０の奥側は、底壁面１１、左壁面１２、右壁面１３および上壁面１４とそれぞれ連結したチョーク構造のインピーダンス変換部１１ａ、１４ａ（１２ａと１３ａは図示していない）を設けており、加熱容器１７の奥側に設けた壁面１７ａとの組合せによって電波漏洩防止機能を持たせている。また、前壁面１６の周縁にもチョーク構造のインピーダンス変換部１６ａを配し、加熱室１０の前面側開口周縁壁面１０ａとの組合せによって電波漏洩防止機能を持たせている。これにより加熱室１０内に供給されるマイクロ波は加熱室１０の内部に閉じ込められる。
【００１９】
加熱室１０内の上部には左壁面１２、右壁面１３から延在させた所定形状の係止部１８ａ、１８ｂを配する。加熱容器１７の上部周縁部はつば部１７ａとつば部の周縁を下方に所定形状に折り曲げ加工した支持部１７ｂとで構成している。そしてこの支持部１７ｂが係止部１８ａ、１８ｂと接触する構成としている。加熱容器１７を加熱室１０から出し入れする際には、支持部１７ｂが係止部１８ａ、１８ｂ上をスライドする。また、この係止部１８ａ、１８ｂによる支持により加熱容器１７の底壁面１７ｃは加熱室１０の底壁面１１と所定の間隙を有するように構成している。この間隙は底壁面１１と加熱容器１７の底壁面１７ｃとの間でスパーク発生を生じない間隙寸法（たとえば１０ｍｍ）としている。
【００２０】
また、加熱容器１７内に着脱できるとともに被加熱物を収納する誘電部材からなる第二の加熱容器１９を備える。この第二の加熱容器１９はその上部のつば部１９ａが加熱容器１７のつば部１７ａに係止され、この状態によって加熱容器１７内に吊り下げられた状態を形成する。すなわち、第二の加熱容器１９の底面と加熱容器１７の底面との間は間隙を有する状態となっている。
【００２１】
また、加熱室１０の左壁面１２と右壁面１３には伝送してきたマイクロ波を加熱室１０内に放射するマイクロ波供給手段２０、２１を設けている。このマイクロ波供給手段２０、２１は、同軸線路の中心導体を加熱室１０内に延在させて放射機能を持たせている。
【００２２】
加熱室１０に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生部は半導体素子を用いて構成している。このマイクロ波発生部の詳細構成は後述するが、周波数可変機能を有する発振部と発振部出力を２分配する分配部と分配部出力をそれぞれ増幅する複数の増幅部とから構成している。
【００２３】
図２において、前記マイクロ波供給手段２０、２１への出力の増幅部ユニット２２はその出力に同軸線路構成からなるマイクロ波伝送路２３を接続している。このマイクロ波伝送路２３の中心導体２３ａにマイクロ波供給手段２１を直交状態で接続している（接続位置は図２の点Ａ）。マイクロ波伝送路２３は終端を閉じた構成とし、この終端部２３ｂと中心導体２３ａの点Ａとの間の中心導体は、その径を２段階に変化させ（終端部２３ｂ側の径を小さく構成）、インピーダンス変換機能を持たせることで、伝送長さを短くしつつ点Ａから終端部２３ｂを見たときのインピーダンスを略無限大にするように構成している。したがって、マイクロ波伝送路２３を伝送するマイクロ波は、マイクロ波供給手段２１に効率よく伝送される。右壁面１３に対向する左壁面１２に設けたマイクロ波供給手段２
０へのマイクロ波伝送も同様の構成としている。
【００２４】
図３において、加熱容器１７はその壁面に複数の開口１７１を配する。これら複数の開口１７１は、マイクロ波供給手段２０、２１に対向する加熱容器１７の壁面に配している。この複数の開口１７１の配置構成は、マイクロ波供給手段２０、２１の中心を同心配置の中心として放射状に配置させている。
【００２５】
図４に被加熱物を収納する第二の加熱容器１９に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生部１００を示す。このマイクロ波発生部１００は、２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚの周波数を発生する電圧可変型の周波数可変機能を備えた発振部１０１と、発振部の出力を２分配する電力分配器１０２と、電力分配器の２つの出力を後段の初段増幅部１０３ａ、１０３ｂに伝送する伝送路１０４ａ、１０４ｂと、初段増幅部の出力をそれぞれ増幅する主増幅部１０５ａ、１０５ｂとから構成している。また、マイクロ波発生部１００のそれぞれの出力１０６ａ、１０６ｂは、同軸線路からなるマイクロ波伝送路２３、２４を伝送させてマイクロ波供給手段２１、２０にそれぞれ導いている。
【００２６】
また、マイクロ波発生部１００の二つの出力には、加熱室１０から反射して戻ってくる反射電力を抽出する電力結合器１０７ａ、１０７ｂをそれぞれ配する。この電力結合器１０７ａ、１０７ｂは、結合度が約４０ｄＢとし、反射電力の約１／１００００の電力量を抽出する。この電力信号はそれぞれ、検波ダイオード（図示していない）で整流化しコンデンサ（図示していない）で平滑処理し、その出力信号を制御部１０８に入力させている。また、伝送路１０４ａ、１０４ｂには伝送するマイクロ波の位相を変化させる位相可変器１０９ａ、１０９ｂを配する。制御部１０８は、反射電力を抽出する電力結合器１０７ａ、１０７ｂの検出信号に基づいて位相可変器１０９ａ、１０９ｂの位相可変量および発振部１０１の発振周波数を制御する。
【００２７】
また、マイクロ波発生部１００には半導体素子の発熱を放熱させる放熱手段（図示していない）を配する。
【００２８】
以上の構成からなるマイクロ波加熱装置の動作と作用について以下に説明する。
【００２９】
扉１５を手前に引き出すことで、加熱容器１７および第二の加熱容器１９が一体的に加熱室１０より引き出される。被加熱物を第二の加熱容器１９内に収納し、扉１５を押して加熱室１０内に被加熱物を納める。
【００３０】
この後、被加熱物の加熱条件を入力しマイクロ波発生部１００を動作させることで、マイクロ波発生部１００で発生したマイクロ波がマイクロ波供給手段２０、２１より加熱室１０内に供給される。
【００３１】
加熱室１０内に供給されたマイクロ波は、加熱容器１７と加熱室１０とが形成する間隙空間を反射を繰り返しながら伝送する。そして、加熱容器１７に設けた複数の開口１７１に入射するときに加熱容器１７内に伝送する。加熱容器１７内では再び加熱容器１７の壁面（開口以外の領域および加熱室１０の上壁面１２）にて反射を繰り返す。
【００３２】
また、加熱容器１７の壁面に放射状に設けた複数の開口１７１により、多方向からマイクロ波を伝送させるとともに各開口を通過する際のマイクロ波の位相もランダムとなる。このような一連のマイクロ波の伝送により、加熱容器１７内を伝送するマイクロ波は定在波を生じにくい状態となり、第二の加熱容器１９に収納された被加熱物には分散したマイクロ波が入射するので被加熱物の加熱の均一化を確実に図ることができる。
【００３３】
また第二の加熱容器１９は加熱容器１７内に着脱できるものであり、第二の加熱容器１９によって加熱容器１７の壁面に設けられた複数の開口１７１は隠されるので、開口１７１を遮蔽する部材が不要となる。また、第二の加熱容器１９の介在により、収納される被加熱物を加熱容器１７の壁面から遠ざけられるので、被加熱物全体にマイクロ波を効率よく伝送させることができる。
【００３４】
また加熱容器１７はその上部周縁部を前記加熱室の内壁面に設けた係止部１８ａ、１８ｂに係止することで加熱室１０内に吊り下げられる構成としたものであり、加熱室１０内への加熱容器１７の出し入れ収納を確実にかつスムーズに行える利便性を提供できる。
【００３５】
さらに加熱容器１７の上部周縁部と加熱室１０の係止部１８ａ、１８ｂとによってマイクロ波の漏洩を防止する電波シール機構を形成した構成により、加熱容器１７の上部へのマイクロ波の回りこみを解消し、加熱容器１７内へのマイクロ波の伝送を加熱容器１７に設けた複数の開口１７１に限定させることで、再現性の高い加熱制御を実行できる。
【００３６】
また係止部１８ａ、１８ｂに吊り下げられた状態において、加熱室１０の底壁面１１と加熱容器１７の底壁面１７ｃとの間はスパークの発生を抑止する間隙を形成した構成により、加熱容器１７と加熱室壁面との間の放電を解消できる。
【００３７】
さらにまた第二の加熱容器１９はその上部のつばを加熱容器１７の上部つば１７ａに係止することで加熱容器１７内に吊り下げられる構成からなり、これにより第二の加熱容器１９の底面を加熱容器１７の底面に対して間隙を有する構成とすることができ、第二の加熱容器１９に収納された被加熱物の裏面領域にもマイクロ波を確実に伝送させることができる。
【００３８】
次にマイクロ波発生部１００の動作について説明する。加熱開始信号を受けた制御手段１０８の制御出力信号によりマイクロ波発生部１００が動作を開始する。制御手段１０８は、発振部１０１に電力を供給する。この時、発振部の初期の発振周波数は、たとえば２４５０ＭＨｚに設定する電圧信号を供給し、発振が開始する。以降、初段増幅部を動作させ、次に主増幅部を動作させる。このときの各主増幅部はそれぞれ１００Ｗ未満、たとえば５０Ｗのマイクロ波電力を位相差９０度でもって出力する。
【００３９】
加熱室１０内に供給されるマイクロ波エネルギが被加熱物に１００％吸収されると加熱室１０からの反射電力は無しになるが、被加熱物の種類・形状・量が被加熱物や加熱容器１７や第二の加熱容器１９を含む加熱室１０の電気的特性を決定し、マイクロ波発生部１００の出力インピーダンスと加熱室１０のインピーダンスとに基づいて、加熱室１０側から同軸線路２３、２４を逆方向に伝送する反射電力が生じる。
【００４０】
電力結合器１０７ａ、１０７ｂは、この同軸線路２４、２３を経てマイクロ波発生部１００側に伝送する反射電力と結合し、その反射電力量に比例した信号を検出するものであり、検出信号を受けた制御部１０８は、反射電力が極小値となる発振周波数の選択を行う。この周波数選択に対して、制御部１０８は、発振部の発振周波数を初期の２４５０ＭＨｚから０．１ＭＨｚピッチ（たとえば、１０ミリ秒で１ＭＨｚ）で低い周波数側に変化させ、周波数可変範囲の下限である２４００ＭＨｚに到達すると１ＭＨｚピッチで周波数を高く変化させ、２４５０ＭＨｚに到達すると再び０．１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚまで高くする。この周波数可変の中で得られた反射電力が極小となる周波数とその周波数における反射電力に相当する信号を記憶する。そして、反射電力が極小をとる周波数群において反射電力に相当する信号が最も小さい周波数を選定し、発振部をその選定した周波数が発振するように制御するとともに、発振出力を入力された加熱条件に対応した出力が得られるように制御する。これにより、各主増幅部１０５ａ、
１０５ｂはそれぞれ２００Ｗから５００Ｗのマイクロ波電力を位相差９０度でもって出力する。
【００４１】
このマイクロ波は、同軸線路２３、２４を伝送して一対の対向壁面配置のマイクロ波供給手段２１、２０から加熱室１０内に放射される。
【００４２】
また、位相可変器１０９ａ、１０９ｂの可変位相量を制御することで、一対の対向壁面配置のマイクロ波供給手段２０、２１から放射されるマイクロ波の位相差が最大で略１８０度変化するようにしている。これにより、対向壁面から供給されたマイクロ波が加熱容器１７内で衝突する際のそれぞれの間の位相差を変化させることで、定在波の発生を抑制でき、被加熱物の均一加熱をさらに促進させることができる。
【００４３】
また、発振周波数を可変できる発振部１０１を用い、供給するマイクロ波の周波数を可変制御して、様々な形状・量の被加熱物に対してマイクロ波供給量を最大化する周波数を選択してその周波数でもって加熱を実行させることができ、短時間加熱を促進できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかるマイクロ波加熱装置は被加熱物を収納する加熱容器を加熱室に出し入れする構成において、加熱室の対向壁面よりマイクロ波を供給するとともに加熱容器に設けた開口を介して被加熱物にマイクロ波を入射させることで、マイクロ波作用としての可動機構無しの装置での加熱の均一化を促進する装置を提供でき、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の正面断面構成図
【図２】同マイクロ波加熱装置の扉の一部を断面で示す側面構成図
【図３】同マイクロ波加熱装置の側面断面構成図
【図４】同マイクロ波加熱装置のマイクロ波発生部の構成図
【符号の説明】
【００４６】
１０  加熱室
１１  底壁面
１２  左壁面（対向した壁面のひとつ）
１３  右壁面（対向した壁面のひとつ）
１７  加熱容器
１７ａ  加熱容器のつば部（加熱容器の上部周縁部）
１７ｂ  加熱容器の支持部（加熱容器の上部周縁部）
１７１  加熱容器の開口
１８ａ、１８ｂ  係止部
１９  第二の加熱容器
１９ａ  第二の加熱容器のつば部
２０、２１  マイクロ波供給手段
１００  マイクロ波発生部
１０８  制御部
１０９ａ、１０９ｂ  位相可変器
【図１】
0005205928.tif 000002
【図２】
0005205928.tif 000003
【図３】
0005205928.tif 000004
【図４】
0005205928.tif 000005